(57)【要約】【課題】回路構成が簡単で安価に実施でき、かつ長寿命のディーゼルブースト方式の電源回路を備えた電気駆動車両を提供する。【解決手段】原動機０３と、原動機０３により駆動される発電機０４と、発電機出力ＰＲを整流して得られる発電機電圧ＶＲ及びトロリー給電線１０からの受電電力ＰＬを整流して得られるトロリー電圧ＶＬを負荷装置１２の駆動電圧とする電源回路３０と、原動機０３の駆動及び電源回路３０内に備えられる複数の開閉器類の開閉を制御する制御手段２０とを備える。電源回路３０は、発電機出力ＰＲを整流する第１整流手段０５及びこれと直列接続された第１開閉器Ｓ１の組に対して、トロリー給電線１０からの受電電力を整流する第２整流手段Ｄ１及びこれと直列接続された第２開閉器Ｓ２の組を並列接続すると共に、第２開閉器Ｓ２に対して第３開閉器Ｓ３を並列接続してなる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
原動機と、原動機により駆動される発電機と、発電機出力を整流して得られる発電機電圧及びトロリー給電線からの受電電力を整流して得られるトロリー電圧を負荷装置の駆動電圧とする電源回路と、電源回路から出力される駆動電圧により駆動される負荷装置と、前記原動機の駆動及び前記電源回路内に備えられる複数の開閉器類の開閉を制御し、前記負荷装置への駆動電圧の給電モードを、前記発電機電圧のみを前記負荷装置に給電するディーゼルモード、若しくは、直列接続された前記発電機電圧と前記トロリー電圧を前記負荷装置に給電するディーゼルブーストモードに切り換える制御手段とを備えた電気駆動車両において、
前記電源回路は、前記発電機出力を整流する第１整流手段及びこれと直列接続された第１開閉器の組に対して、前記トロリー給電線からの受電電力を整流する第２整流手段及びこれと直列接続された第２開閉器の組を並列接続すると共に、前記第２開閉器に対して第３開閉器を並列接続してなることを特徴とする電気駆動車両。
【請求項２】
前記第２整流手段として、前記第１整流手段よりも通電時の順電圧が小さいものを用いたことを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載の電気駆動車両。
【請求項３】
前記制御手段は、前記負荷装置への駆動電圧の給電モードを、前記ディーゼルモードから前記ディーゼルブーストモードに切り換える場合、前記原動機の駆動を制御して、前記発電機電圧を一時的に前記第２整流手段のオン電圧と同等又はそれ以下まで電圧変動させることを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれか１項に記載の電気駆動車両。
【請求項４】
前記制御手段は、前記負荷装置への駆動電圧の給電モードを、前記ディーゼルブーストモードから前記ディーゼルモードに切り換える場合、前記原動機の駆動を制御して、前記発電機電圧を一時的に前記第２整流手段のオン電圧と同等又はそれ以下まで電圧変動させることを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれか１項に記載の電気駆動車両。
【請求項５】
前記負荷装置が、モータ及びモータ駆動用インバータであり、前記モータ駆動用インバータとして、前記ディーゼルブーストモードにおける前記モータの駆動電圧で最も効率良く駆動するものを用いることを特徴とする請求項１乃至請求項６のいずれか１項に記載の電気駆動車両。
【請求項６】
前記トロリー給電線からの受電回路に、第３整流手段を並列接続したことを特徴とする請求項１乃至請求項７のいずれか１項に記載の電気駆動車両。
【請求項７】
前記第２整流手段に対して、第４開閉器を並列接続したことを特徴とする請求項１乃至請求項８のいずれか１項に記載の電気駆動車両。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、鉱山用トラック等に用いられる電気駆動車両に係り、特に、トロリー給電線からトロリー電力を受電する受電部を備えた電源回路の構成に関する。
【背景技術】
【０００２】
電気駆動車両の駆動方式には、原動機のトルクを機械的にタイヤに伝達する機械式、原動機で発電機を駆動し、発電機の出力電圧で電動機を駆動するディーゼルエレクトリック式、トロリー給電線から受電したトロリー電圧で電動機を駆動するトロリー式、並びにディーゼルエレクトリック式とトロリー式とを組合せたハイブリッド式（特許文献１，２参照）などがある。【０００３】
特許文献２に記載の方式は、ハイブリッド式の中でも、特にディーゼルブースト方式と呼ばれるもので、発電機電圧を得るための２個の整流器を有する電源回路が車両内部に搭載されており、発電機電圧のみで電動機を駆動するディーゼルモードにおいては、これら２個の整流器を直列接続して、電動機駆動用の直流電圧を得、発電機電圧とトロリー電圧の両方で電動機を駆動するディーゼルブーストモードにおいては、これら２個の整流器を並列接続した上で、この並列回路に対してトロリー給電線から受電されるトロリー電圧を直列接続して、電動機駆動用の直流電圧を得る。このディーゼルブースト方式によると、高負荷時に必要な大型の原動機及び発電機を備える必要がないので、電気駆動車両の小型化と燃料の節約を図ることができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特表平６−５１０４１８号（ＦＩＧ．１〜ＦＩＧ．４）
【特許文献２】ＵＳ６６４６３６０Ｂ２（ＦＩＧ．６〜ＦＩＧ．７）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献２に開示されたディーゼルブースト方式の電源回路は、車両内部に、発電機電圧を得るための２個の整流器と、これら２個の整流器を直列又は並列に接続するための複数個の開閉器と、トロリー給電線から受電されるトロリー電圧を発電機電圧に直列接続するための複数個の開閉器とを備えているので、構成が複雑で、電源回路ひいては電気駆動車両が高コストになるという問題がある。【０００６】
また、この電源回路は、トロリー給電線から受電されるトロリー電圧を発電機電圧に直列接続したディーゼルブーストモードから、発電機電圧のみを電動機に供給するディーゼルモードに回路接続を変更する場合に、整流器に直列接続した開閉器を通電状態で遮断する必要があるので、当該開閉器の寿命が著しく低下するという問題がある。なお、当該開閉器として、通電状態での遮断に対応可能な劣化に強い製品を用いれば、かかる不都合は解消できるが、その分電源回路がコスト高になるので、好ましくない。【０００７】
本発明は、このような従来技術の実情に鑑みてなされたものであり、その目的は、回路構成が簡単で安価に実施でき、かつ長寿命のディーゼルブースト方式の電源回路を備えた電気駆動車両を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は、かかる目的を達成するため、原動機と、原動機により駆動される発電機と、発電機出力を整流して得られる発電機電圧及びトロリー給電線からの受電電力を整流して得られるトロリー電圧を負荷装置の駆動電圧とする電源回路と、電源回路から出力される駆動電圧により駆動される負荷装置と、前記原動機の駆動及び前記電源回路内に備えられる複数の開閉器類の開閉を制御し、前記負荷装置への駆動電圧の給電モードを、前記発電機電圧のみを前記負荷装置に給電するディーゼルモード、若しくは、直列接続された前記発電機電圧と前記トロリー電圧を前記負荷装置に給電するディーゼルブーストモードに切り換える制御手段とを備えた電気駆動車両において、前記電源回路は、前記発電機出力を整流する第１整流手段及びこれと直列接続された第１開閉器の組に対して、前記トロリー給電線からの受電電力を整流する第２整流手段及びこれと直列接続された第２開閉器の組を並列接続すると共に、前記第２開閉器に対して第３開閉器を並列接続してなるという構成にした。【０００９】
かかる構成によると、電源回路に発電機出力を整流するための第１整流手段を１つのみ備えるので、電源回路に２個の整流器を備える場合に比べて、電源回路の構成を簡略化することができる。また、電源回路の構成が簡略化されることから、制御手段による電源回路の制御も容易なものにすることができる。【００１０】
また本発明は、前記構成において、前記第２整流手段として、前記第１整流手段よりも通電時の順電圧が小さいものを用いるという構成にした。【００１１】
かかる構成によると、ディーゼルブーストモードからディーゼルモードへの切り換え時に、トロリー給電線から第１整流手段を通過していた電流が、自動的に第２整流手段経由に転流するので、発電機電流をゼロとすることができる。よって、発電機電流がゼロになったことを確認後、所要の開閉器を開閉操作することによって、発電機電圧とトロリー電圧とを並列化することができる。【００１２】
また本発明は、前記構成において、前記制御手段は、前記負荷装置への駆動電圧の給電モードを、前記ディーゼルモードから前記ディーゼルブーストモードに切り換える場合、前記原動機の駆動を制御して、前記発電機電圧を一時的に前記第２整流手段のオン電圧と同等又はそれ以下まで電圧変動させるという構成にした。【００１３】
かかる構成によると、発電機電圧を一時的に第２整流手段のオン電圧と同等又はそれ以下まで電圧変動させた状態で、必要な開閉器の開動作を行うことができるので、ディーゼルモードからディーゼルブーストモードへの切り換え時における当該開閉器の損傷を防止することができる。また、当該開閉器として、通電状態での遮断に対応可能な劣化に強い製品を用いる必要がないので、電源回路の高コスト化も防止できる。【００１４】
また本発明は、前記構成において、前記制御手段は、前記負荷装置への駆動電圧の給電モードを、前記ディーゼルブーストモードから前記ディーゼルモードに切り換える場合、前記原動機の駆動を制御して、前記発電機電圧を一時的に前記第２整流手段のオン電圧と同等又はそれ以下まで電圧変動させるという構成にした。【００１５】
かかる構成によると、発電機電圧を一時的に第２整流手段のオン電圧と同等又はそれ以下まで電圧変動させた状態で、必要な開閉器の開動作を行うことができるので、ディーゼルブーストモードからディーゼルモードへの切り換え時における当該開閉器の損傷を防止することができる。また、当該開閉器として、通電状態での遮断に対応可能な劣化に強い製品を用いる必要がないので、電源回路の高コスト化も防止できる。【００１６】
また本発明は、前記構成において、前記負荷装置が、モータ及びモータ駆動用インバータであり、前記モータ駆動用インバータとして、前記ディーゼルブーストモードにおける前記モータの駆動電圧で最も効率良く駆動するものを用いるという構成にした。【００１７】
かかる構成によると、モータ駆動用インバータの性能を最大限引き出すことができるので、性能の良い電源回路とすることができる。【００１８】
また本発明は、前記構成において、前記トロリー給電線からの受電回路に、第３整流手段を並列接続するという構成にした。【００１９】
かかる構成によると、トロリー給電線からパンタグラフが脱落したとき、受電回路がトロリー給電線経由から第３整流手段経路に切り換わるので、負荷への電力供給を維持することができ、この際、所要の開閉器を開閉操作することによって、負荷への電源供給モードをディーゼルモードに切り換えることができる。【００２０】
また本発明は、前記構成において、前記第２整流手段に対して、第４開閉器を並列接続するという構成にした。【００２１】
かかる構成によると、第２開閉器及び第４開閉器を閉状態に切り換えることによって、トロリー電圧を負荷電圧とすることが可能になる。この場合には、トロリー電流が第２整流手段を通流することなく、第２開閉器及び第４開閉器を通じて負荷へ供給されるので、第２整流手段での通流損を防止することができる。そして、第２整流手段での通流損がなくなれば、システムの冷却系が第２整流手段を冷却する必要がなくなるので、システム効率を向上することができる。
【発明の効果】
【００２２】
本発明によると、電源回路を、発電機出力を整流する第１整流手段及びこれと直列接続された第１開閉器の組に対して、トロリー給電線からの受電電圧を整流する第２整流手段及びこれと直列接続された第２開閉器の組を並列接続すると共に、第２開閉器に対して第３開閉器を並列接続するという構成にしたので、電源回路に発電機出力を整流するための第１整流手段を１つのみ備えるだけで良く、電源回路に２個の整流器を備える場合に比べて、電源回路の構成を簡略化することができて、電気駆動車両の低コスト化を図ることができる。また、電源回路の構成が簡略化されることから、制御手段による制御も容易なものにすることができ、ディーゼルモードからディーゼルブーストモードへの切り換え時、或いは、ディーゼルブーストモードからディーゼルモードへの切り換え時における開閉器の通電遮断を回避することができて、当該開閉器の損傷防止、ひいては電気駆動車両のメンテナンスの容易化を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】実施例１に係る電気駆動車両の電気系統を示す図である。
【図２】ディーゼルモードからディーゼルブーストモードへの遷移時における各種開閉器類の操作手順を示すフローチャートである。
【図３】ディーゼルモードからディーゼルブーストモードへの遷移時における電圧値の変化及び電流値の変化を示すグラフ図である。
【図４】ディーゼルブーストモードからディーゼルモードへの遷移時における各種開閉器類の操作手順を示すフローチャートである。
【図５】ディーゼルブーストモードからディーゼルモードへの遷移時における電圧値の変化及び電流値の変化を示すグラフ図である。
【図６】実施例１に係る電気駆動車両の負荷装置として電動機及び電動機駆動用インバータを備えた例を示す図である。
【図７】実施例２に係る電気駆動車両の電気系統を示す図である。
【図８】実施例３に係る電気駆動車両の電気系統を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
以下、本発明に係る電気駆動車両の実施形態を、各実施例毎に説明する。なお、以下の各実施例においては、ディーゼルエレクトリック方式の電気駆動車両を例にとって説明するが、蓄電池に蓄えられた電力を用いて負荷装置を駆動するタイプの電気駆動車両にも適用することができる。
【実施例１】
【００２５】
図１に示すように、実施例１に係る電気駆動車両には、原動機（ディーゼルエンジン）０３と、原動機０３により駆動される発電機０４と、発電機出力ＰＲを整流することにより得られる発電機電圧ＶＲ及びトロリー給電線１０からの受電電力ＰＬを整流することにより得られるトロリー電圧ＶＬを負荷装置１２の駆動電圧とする電源回路３０と、原動機０３の駆動及び電源回路３０内に備えられる複数の開閉器類の開閉を制御し、負荷装置１２への駆動電圧の給電モードを、発電機電圧ＶＲのみとするディーゼルモード、又は直列接続された発電機電圧ＶＲ及びトロリー電圧ＶＬとするディーゼルブーストモードに切り換える制御手段（ＣＴＵ）２０とから、主に構成されている。【００２６】
電源回路３０は、発電機出力ＰＲを整流するダイオードブリッジ（第１整流手段）０５と、トロリー給電線１０と物理的に接触して受電するパンタグラフ１１と、過電流がトロリー給電線１０からの受電回路に通電したときに当該受電回路を遮断する遮断器ＢＲと、トロリー給電線１０からの受電電力ＰＬを内部回路と接続する開閉器ＣＴと、ダイオードブリッジ０５の出力のみを負荷装置１２に給電するときに閉じる第３開閉器Ｓ３と、トロリー給電線１０からの受電電圧であるトロリー電圧ＶＬと発電機電圧ＶＲを直列接続するための第１開閉器Ｓ１と、ダイオードブリッジ０５と第１開閉器Ｓ１の組に対して並列接続されたダイオード（第２整流手段）Ｄ１と、これに直列接続された第２開閉器Ｓ２と、発電機電圧ＶＲを検出する発電機電圧検出器０６と、発電機電流ＩＲを検出する発電機電流検出器０７と、トロリー電圧ＶＬを検出するトロリー電圧検出器０８と、トロリー電流ＩＬを検出するトロリー電流検出器０９とからなる。【００２７】
なお、ダイオードブリッジ０５は、半導体スイッチング素子からなるフルコンバータに代えることもでき、ダイオードＤ１は、半導体で構成される逆阻止通流スイッチング素子に代えることもできる。第２整流手段Ｄ１としては、ディーゼルブーストモードからディーゼルモードへの切り換え時に、トロリー給電線１０から第１整流手段０５を通過していた電流を、自動的に第２整流手段０１経由に転流させるため、第１整流手段０５よりも通電時の順電圧が小さいものが用いられる。【００２８】
図中の符号ＩＬ、ＶＬ、ＰＬは、トロリー給電線１０から受電するトロリー電圧、トロリー電流、トロリー電力であり、ＩＤ１は、ダイオードＤ１を流れる電流であり、ＩＲ、ＶＲ、ＰＲは、ダイオードブリッジ０５の出力電流、出力電圧、出力である。ダイオードブリッジ０５の出力は、発電機０４の出力を整流したものであるので、本明細書においては、これらの電流ＩＲ、電圧ＶＲ、出力ＰＲを、それぞれ発電機電圧、発電機電流、発電機出力と呼称する。また、負荷装置１２は、直流負荷であり、Ｖｄは直流電圧、Ｉｄは直流電流、Ｐｄは負荷を示している。【００２９】
制御手段２０は、発電機電圧検出器０６により検出される発電機電圧ＶＲ、発電機電流検出器０７により検出される発電機電流ＩＲ、トロリー電圧検出器０８により検出されるトロリー電圧ＶＬ及びトロリー電流検出器０９により検出されるトロリー電流ＩＬを入力し、原動機０３の駆動、発電機０４の駆動、第１乃至第３の開閉器Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３の開閉、遮断器ＢＲ及び開閉器ＣＴの開閉を制御する。【００３０】
図１から明らかなように、本発明の主たる特徴は、ダイオードブリッジ０５と第１開閉器Ｓ１の組に対して、整流手段であるダイオードＤ１と第２開閉器Ｓ１を並列に配置したことにある。【００３１】
以下、発電機電圧ＶＲのみを利用するディーゼルモードから、発電機電圧ＶＲとトロリー電圧ＶＬを直列にして負荷装置１２に給電するディーゼルブーストモードへ移行する手順を、図２、図３を用いて説明する。【００３２】
図２のステップ０は、ディーゼルモードであり、ダイオードブリッジ０５の出力のみを負荷装置１２へ供給するため、第３開閉器Ｓ３は閉、第１開閉器Ｓ１、第２開閉器Ｓ２及び開閉器ＣＴは開状態であり、発電機電圧ＶＲは、例えば２０００Ｖとする。この場合、発電機電圧ＶＲは、負荷装置１２への印加電圧Ｖｄと等しい（図３の（１））。【００３３】
この状態から、制御手段２０にディーゼルブーストモード開始命令が入ると、ステップ１に移行し、パンタグラフ１１をトロリー給電線１０へ接触させ、遮断器ＢＲ、開閉器ＣＴ及び第２開閉器Ｓ２を閉じる。このとき、制御手段２０は、トロリー給電線１０から供給されるトロリー電圧ＶＬが、例えば１６００Ｖであると検知できる。ただし、ダイオードＤ１のアノード側の電圧が１６００Ｖであるのに対し、カソード側が２０００Ｖなので、ダイオードＤ１は逆バイアス状態であり、第２開閉器Ｓ２には電流が流れない。つまりトロリー電流ＩＬが流れない。また、第１開閉器Ｓ２は開状態を維持する。【００３４】
次に、ステップ２に移行し、トロリー電圧ＶＬと発電機電圧ＶＲの電圧差を逆転させるため、発電機電圧ＶＲを現状の２０００Ｖから０Ｖへ向かって電圧を下げる（図３の（２））。発電機電圧ＶＲが１６００Ｖまで下がるまでは、ダイオードＤ１はステップ1と同じく逆バイアス状態なので、電流は流れない。つまり、トロリー電流ＩＬは流れない。【００３５】
発電機電圧ＶＲが１６００Ｖ以下になった場合には、ステップ３に移行し、ダイオードＤ１のアノード電圧は１６００Ｖ、カソード電圧は１６００Ｖ以下となるので、ダイオードＤ１は通電状態となり、トロリー電流ＩＬは、ダイオードＤ１及び第２開閉器Ｓ２を通じて、負荷装置１２へ供給される。一方、ダイオードブリッジ０５には、発電機電流ＩＲが流れなくなるので、制御手段２０は、電流ゼロを確認後、第３開閉器Ｓ３を開放する。この状態において、負荷装置１２へは、トロリーからの電力のみが供給されている。つまり、負荷装置１２の印加電圧Ｖｄは、トロリー電圧ＶＬとなる（図３の（３））。【００３６】
続けて、ステップ４に移行し、発電機電圧ＶＲとトロリー電圧ＶＬを直列化する手順に進む。０Ｖ状態の発電機出力ＶＲをダイオードＤ１と並列化するため、第１開閉器Ｓ１を閉じる。また、発電機電圧ＶＲを８００Ｖを目標に上昇させる。発電機電圧ＶＲを大きくすると、ダイオードＤ１には逆バイアスが印加されるので、ダイオード電流ＩＤ１はゼロになり、電流ゼロを確認後、第２開閉器Ｓ２を開とする。従って、トロリー電流ＩＬは、ダイオードブリッジ０５を通流する。【００３７】
発電機電圧ＶＲが８００Ｖとなれば、負荷１２へ印加される電圧Ｖｄは、トロリー電圧１６００Ｖと加えて、合計２４００Ｖとなり、ディーゼルブーストモードにおいて、負荷装置１２へ印加する電圧を増大することができる。また、トロリー電流ＩＬと発電機電流ＩＲは等しく、負荷電流Ｉｄとなるので、トロリー電力ＰＬと発電機出力ＰＲの比は、電圧差に等しく、ＰＬ：ＰＲ＝２：１となる。従って、発電機出力ＰＲがディーゼルモードと等しくしても、ディーゼルブーストモードでは発電機出力の３倍の電力を負荷１２へ供給することが可能となる（図３の（４））。ここで、負荷電圧を２４００Ｖとするのは、例えば、負荷装置１２が定格４５００Ｖの半導体スイッチング素子から構成されるインバータと前記インバータで駆動する駆動モータであり、インバータの直列電圧として、２０００Ｖから２６００Ｖ程度とするのが好ましいからである。逆に、トロリー電圧ＶＬ＝１６００Ｖを直接インバータの直列電圧とすると、同一出力をインバータからインバータに接続するモータへ供給する場合、電圧２４００Ｖ時と比較して、大電流が必要となり、インバータ及びモータの設計上大電流に対応する必要がある。本発明のディーゼルブースト対応のトロリー電源給電回路を用いることにより、上記インバータ及びモータの大電流対応を回避することができる
。【００３８】
次に、ディーゼルブーストモードからディーゼルモードへ戻る手順について、図４及び図５を用いて説明する。【００３９】
図４のステップ０は、ディーゼルブーストモードであり、遮断器ＢＲ、開閉器ＣＴ及び第１開閉器Ｓ１が閉状態、第２開閉器Ｓ２及び第３開閉器Ｓ３が開放状態である。【００４０】
この状態から、制御手段２０にディーゼルブーストモード解除命令が入ると、ステップ１に移行し、発電機電圧ＶＲを０Ｖになるまで下げる（図５の（１））。【００４１】
次に、ステップ２に移行し、発電機電圧ＶＲが０Ｖであることを確認後、第２開閉器Ｓ２を閉じる。発電機出力ＶＲが０Ｖのダイオードブリッジ０５は、ダイオードが最低２個直列に接続された状態であり、ダイオード１個又は並列状態で構成するダイオードＤ１より順電圧が大きい。従って、トロリー給電線１０からダイオードブリッジ０５を通過していたトロリー電流ＩＬは、ダイオードＤ１経由に転流し、発電機電流ＩＲはゼロとなる。発電機電流ＩＲがゼロであることを確認後、第１開閉器Ｓ１を開、第３開閉器Ｓ３を閉とする。結果、トロリー電圧ＶＬと発電機電圧ＶＲは並列化する（図５の（２））。但し、発電機電圧ＶＲはゼロなので、第３開閉器Ｓ３に電流は流れない。【００４２】
次いで、ステップ３に移行し、発電機電圧ＶＲをトロリー電圧ＶＬの１６００Ｖ以上に上昇させる（図５の（３））。発電機電圧ＶＲが１６００Ｖを超えるまでは、発電機電流ＩＲが流れることはない。１６００Ｖを超えると、負荷１２装置への電力供給が、トロリー給電線１０からの電力供給から、ダイオードブリッジ０５からの電力供給に切り換わる。【００４３】
トロリー電流ＩＬがゼロになった、ステップ４では、パンタグラフ１１を落とした後、遮断器ＢＲ、開閉器ＣＴ、第２開閉器Ｓ２を開とする。また、発電機電圧ＶＲが２０００Ｖに到達した時点（図５の（４））で、ディーゼルモードへ移行が完了する。【００４４】
本実施例では、上述したように、発電機出力ＶＲと直列接続する第１開閉器Ｓ１を含む全ての開閉器について、通流電流がゼロになった状態でその開放を行うことができる。従って、開閉器の寿命を延ばすことができ、その結果、電源回路３０及びこれを搭載する電気駆動車両のメンテナンスを容易化することができる。【００４５】
図６は、図１の負荷装置１２として、モータ１４及びモータ駆動用インバータ１３を備えたシステムを示している。本例においては、モータ１４を２個備え、それぞれのモータ１４を別個のインバータ１３で駆動する。インバータ１３の直流電圧は共通であり、先に説明した負荷装置１２の直流電圧が、インバータ１３の直流電圧となる。なお、図６においては、モータを２個備える例を示しているが、モータ１４及びモータ駆動用インバータ１３は１組であってもかまわない。また、インバータ１３は、例えば定格４５００Ｖのスイッチング素子で構成され、インバータ１３の直流電圧は、２４００Ｖ〜２６００Ｖ程度が適当である。従って、トロリー電圧が１４００Ｖ〜１６００Ｖ程度であった場合、インバータ直流電圧とトロリー電圧の比率は、１．５倍以上である。インバータの直流電圧が、トロリー電圧より１．５倍以上大きい場合は、インバータの性能を引き出すため、ディーゼルブースト方式でトロリーから受電することが望ましい。
【実施例２】
【００４６】
本発明の第２実施例は、図７に示すように、第２ダイオードＤ２を第３開閉器Ｓ３と並列に設け、パンタグラフ１１の脱落に対処できるようにしたものである。【００４７】
本例の電気駆動車両は、ディーゼルブーストモードにおいて、ダイオードＤ２にはトロリー電圧ＶＬが逆バイアスに印加されるので、ダイオードＤ２に電流が流れることはない。しかしながら、パンタグラフ１１が不用意にトロリー給電線１０から離れ、脱落した状態において、実施例１の回路では電流の回路が開いてしまうので、第３開閉器Ｓ３を閉とするまでは、負荷装置１２に対して電力を供給することができなくなる。これに対して、本実施例においては、パンタグラフ脱落時には、電流回路がトロリー給電線経由から、ダイオードＤ２経由に切り替わるので、電力の供給が途切れることはない。脱落検知後、第３開閉器Ｓ３を閉とし、発電機出力ＶＲをディーゼルモードと同じ２０００Ｖとすることで、供給電力は低減するが、電力供給を維持したまま通常状態に戻すことが可能になる。従って、負荷装置１２がモータ駆動回路の場合、トルクがゼロになることを回避することが可能になり、電気駆動車両を停止することなく、ディーゼルモードに移行させることができる。
【実施例３】
【００４８】
本発明の第３実施例は、図８に示すように、ダイオードＤ１に並列して第４開閉器Ｓ４を設け、トロリー電圧ＶＬを負荷装置１２の直流電圧とするダイレクトモードを実現できるようにしたものである。【００４９】
本実施例では、遮断器ＢＲ、開閉器ＣＴ、第４開閉器Ｓ４及び第２開閉器Ｓ２を閉とすることで、トロリー電圧ＶＬを負荷電圧Ｖｄとすることが可能になる。但し、負荷が定格４５００Ｖの半導体スイッチング素子で構成されたインバータである場合は、２４００Ｖから２６００Ｖ程度の電圧がトロリーから給電されるのが望ましい。【００５０】
本実施例の特徴は、ダイレクトモードにおいて、トロリー電流ＩＬがダイオードＤ１を通流することなく、第４開閉器Ｓ４を通じて、負荷装置１２へ供給されるので、ダイオードＤ１での通流損を防止することができる。ダイオードＤ１の通流損がなくなれば、ダイレクトモードにおいて、システムの冷却系がダイオードＤ１を冷却する必要がないので、システム効率を向上することができる。
【産業上の利用可能性】
【００５１】
本発明は、鉱山用トラック等のトロリー給電線からトロリー電力を受電する電源回路を備えた電気駆動車両に利用することができる。
【符号の説明】
【００５２】
０３    原動機
０４    発電機
０５    ダイオードブリッジ
０６    発電機電圧検出器
０７    発電機電流検出器
０８    トロリー電圧検出器
０９    トロリー電流検出器
１０    トロリー給電線
１１    パンタグラフ
１２    負荷装置
１３    インバータ
１４    モータ
２０    制御手段
３０    電源回路
Ｄ１    第１ダイオード
Ｄ２    第２ダイオード
Ｓ１    第１開閉器
Ｓ２    第２開閉器
Ｓ３    第３開閉器
Ｓ４    第４開閉器
ＢＲ    遮断器
ＣＴ    開閉器
【図１】
2011052655.tif 000003
【図２】
2011052655.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【手続補正書】
【提出日】平成23年2月18日(2011.2.18)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
原動機と、原動機により駆動される発電機と、発電機出力を整流して得られる発電機電圧及びトロリー給電線からの受電電力を整流して得られるトロリー電圧を負荷装置の駆動電圧とする電源回路と、電源回路から出力される駆動電圧により駆動される負荷装置と、前記原動機の駆動及び前記電源回路内に備えられる複数の開閉器類の開閉を制御し、前記負荷装置への駆動電圧の給電モードを、前記発電機電圧のみを前記負荷装置に給電するディーゼルモード、若しくは、直列接続された前記発電機電圧と前記トロリー電圧を前記負荷装置に給電するディーゼルブーストモードに切り換える制御手段とを備えた電気駆動車両において、
前記電源回路は、前記発電機出力を整流する第１整流手段及びこれと直列接続された第１開閉器の組に対して、前記トロリー給電線からの受電電力を整流する第２整流手段及びこれと直列接続された第２開閉器の組を並列接続すると共に、前記第１整流手段の出力を前記負荷装置に給電するときに閉じる第３開閉器を接続してなることを特徴とする電気駆動車両。
【請求項２】
前記第２整流手段として、前記第１整流手段よりも通電時の順電圧が小さいものを用いたことを特徴とする請求項１に記載の電気駆動車両。
【請求項３】
前記制御手段は、前記負荷装置への駆動電圧の給電モードを、前記ディーゼルモードから前記ディーゼルブーストモードに切り換える場合、前記原動機の駆動を制御して、前記発電機電圧を一時的に前記第２整流手段のオン電圧と同等又はそれ以下まで電圧変動させることを特徴とする請求項１又は請求項２のいずれか１項に記載の電気駆動車両。
【請求項４】
前記制御手段は、前記負荷装置への駆動電圧の給電モードを、前記ディーゼルブーストモードから前記ディーゼルモードに切り換える場合、前記原動機の駆動を制御して、前記発電機電圧を一時的に前記第２整流手段のオン電圧と同等又はそれ以下まで電圧変動させることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載の電気駆動車両。
【請求項５】
前記負荷装置が、モータ及びモータ駆動用インバータであり、前記モータ駆動用インバータとして、前記ディーゼルブーストモードにおける前記モータの駆動電圧で最も効率良く駆動するものを用いることを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれか１項に記載の電気駆動車両。
【請求項６】
前記トロリー給電線からの受電回路に、第３整流手段を並列接続したことを特徴とする請求項１乃至請求項５のいずれか１項に記載の電気駆動車両。
【請求項７】
前記第２整流手段に対して、第４開閉器を並列接続したことを特徴とする請求項１乃至請求項６のいずれか１項に記載の電気駆動車両。
【国際調査報告】
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